【物理】2020届信阳一高一轮复习人教新课标版选修3-25-1交变电流限时过关练（解析版) 12页

信阳一高2020年高考物理一轮复习限时过关练：选修3-25.1交变电流（解析版)‎ ‎1．矩形线框在匀强磁场中绕垂直于磁感线的轴匀速转动，产生交变电流。在如图所示位置时，下列关于穿过线框的磁通量与线框中产生的感应电动势的大小的说法正确的是（ ）‎ A.磁通量最大，感应电动势最小 B.磁通量最大，感应电动势最大 C.磁通量最小，感应电动势最大 D.磁通量最小，感应电动势最小 ‎2．如图所示为一交变电流随时间变化的图象，此交流电的有效值是 ‎ A‎.5‎ A B‎.5 A C.‎3.5‎ A D.‎‎3.5 A ‎3．在图乙的电路中，通入如图甲所示的交变电流，此交变电流的每个周期内，前三分之一个周期电压按正弦规律变化，后三分之二周期电压恒定，电阻R的阻值为12Ω，电表均为理想电表，下列判断正确的是（ ）‎ A.电压表的示数为 B.该交变电流的有效值为4V C.电阻R一个周期内产生的热量一定大于9J D.电流表的示数为‎0.5A ‎4．一个电炉上标有“220V l. 0kW”，那么为了使它正常工作，所使用的正弦交流电应是( )‎ A.电压最大值为220V，电流最大值约为‎6.4A B.电压最大值为311V，电流最大值约为‎4.5A C.电压有效值为220V，电流有效值约为‎4.5A D.电压有效值为311V，电流有效值约为‎6.4A ‎5．如图甲所示，将阻值为R=5Ω的电阻接到内阻不计的正弦交变电源上，电流随时间变化的规律如图乙所示，电压表、电流表均为理想电表，下列说法正确的是（　　）‎ A．电压表两端读数为 B．电阻R消耗的电功率为 C．若此交变电流由一矩形线框在匀强磁场中匀速转动产生,如图丙所示,当线圈的转速提升一倍时,电流表的示数为‎1A D．图乙交变电流与图丁所示电流比较,接同一电阻的发热功率之比为1：2‎ ‎6．如图所示为一交变电流的图象，其中电流为正时图像为正弦交流电的一部分，则该交变电流的有效值为（ ）‎ A．I＝I0‎ B．I＝I0‎ C．I＝‎ D．I＝‎ ‎7．如图所示，边长为L的正方形单匝线圈abcd，其电阻为r，外电路的电阻为R，ab的中点和cd的中点的连线O′O恰好位于匀强磁场的边界线上，磁场的磁感应强度为B.若线圈从图示位置开始以角速度ω绕轴O′O匀速转动，则以下判断正确的是 ‎ A.图示位置线圈中的感应电动势最大，为Em＝BL2ω B.闭合电路中感应电动势的瞬时值表达式为e＝BL2ωsin ωt C.线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量为q＝‎ D.线圈转动一周的过程中，电阻R上产生的热量为Q＝‎ ‎8．如图所示，一正方形线圈边长为L,电阻为r，以ab边为轴匀速转动，角速度为，周期为T,整个区域存 在垂直纸面向外的匀强磁场，磁感应强度大小为B，M、N是两个集流环，负载电阻为R，电流表、连接导线电阻均不计。下列说法正确的是 A.线圈产生的电动势最大值为 B.电流表示数为 C.电阻R 两端电压有效值为 D.从图示位置开始计时，经，通过负载R 的电荷量为 ‎9．一矩形线圈在匀强磁场中以恒定的角速度绕垂直于磁场方向的固定轴转动，穿过线圈的磁通量随时间变化(如图)，下列说法正确的是（ ）‎ A.线圈转动的角速度为 B.在时线圈中感应电动势为零 C.在时线圈中感应电动势正在增大 D.在时线圈中感应电动势为零 ‎10．如图所示的正方形金属线框abcd边长为L，每边电阻均为r，在垂直于纸面向里、磁感应强度大小为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度匀速转动，c、d两点与一阻值为r的电阻相连，各表均可视为理想表，导线电阻不计，下列说法中正确的是 A.当S断开时，电压表的示数为 B.当S断开时，电压表的示数为 C.当S闭合时，电流表的示数为 D.当S闭合时，电流表的示数为 ‎11．如图为某交流发电机的原理示意图，矩形线圈匝数n=100匝，边长分别为‎10cm和‎20cm，总内阻r=5，在磁感应强度B=0.5T的匀强磁场中绕垂直于磁场的OO′轴以角速度 rad/s匀速转动，线圈与外电阻R连接，R=20.求：‎ ‎(1) S断开后，电压表示数？‎ ‎(2)S闭合后，电压表和电流表示数？‎ ‎(3)S闭合后，电阻R上所消耗的电功率是多大？‎ ‎(4)S闭合后，线圈由图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量q是多少？‎ ‎12．如图为小型旋转电枢式交流发电机的原理图．其矩形线圈在匀强磁场中绕垂直于磁场方向的固定轴OO′匀速转动，线圈的匝数n＝100匝，电阻r＝10Ω，线圈的两端经集流环与电阻R连接，电阻R＝90Ω，与R并联的交流电压表为理想电表．在t＝0时刻，线圈平面与磁场方向平行，穿过每匝线圈的磁通量Φ随时间t按图乙所示正弦规律变化．求：‎ ‎(1)交流发电机产生的电动势最大值；‎ ‎(2)电动势的瞬时值表达式；‎ ‎(3)电路中交流电压表的示数．‎ ‎ 参考答案 ‎1．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由图可知，线框与磁感线平行，所以无磁感线穿过线框平面，故此时磁通量为零即最小，此位置有两条边垂直切割磁感线，所以产生的感应电动势最大，故B正确。‎ ‎2．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 选择一个周期(0.02 s)的时间，根据交流电有效值的定义和焦耳定律，有：‎ I2R×0.02 ＝(4 )2R×0.01 ＋(3 )2R×0.01 ‎ 解得：‎ I＝‎‎5 A ACD. 由上计算得，此交流电的有效值是‎5A，ACD错误； ‎ B.由上计算得，此交流电的有效值是‎5A，B正确．‎ ‎3．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.根据电流的热效应得到：‎ 得到电压的有效值为，电表的读数为有效值，故电压表的示数为，故A正确，B错误；‎ C.根据焦耳定律，电阻R一个周期内产生的热量为：‎ 故C错误；‎ D.电流表读数为有效值，则根据欧姆定律得到：‎ 故D正确。‎ ‎4．C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 电动机上标“220V l. 0kW”，说明电压有效值为220V，正常工作时通过它的电流：‎ 根据正弦交流电有效值跟最大值的关系得电压最大值为311V，电流最大值约为‎6.4A A．描述与分析不符，故A错误.‎ B．描述与分析不符，故B错误.‎ C．描述与分析相符，故C正确.‎ D．描述与分析不符，故D错误.‎ ‎5．D ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.由图可知，电流的最大值Im=‎0.5A，则电压的最大值：Um=Im•R=0.5×5V=2.5V，那么电压的有效值U=1.25V=1.77V；故A错误；‎ B.R上的电功率P=UI===0.625W，故B错误；‎ C.转速增倍，电流也增倍，则电流的最大值变‎1A，有效值变为A，则电流表读数为A，故C错误；‎ D.由有效值的概念可得丁的有效值为‎0.5A，则乙与丁的有效值之比为1：，根据P=I2R可知，发热功率之比为1：2，故D正确。‎ ‎6．B ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 由交流电有效值的定义可知：‎ 解得：‎ ‎；‎ A. I＝I0，与结论不相符，选项A错误；‎ B. I＝I0，与结论相符，选项B正确；‎ C. I＝，与结论不相符，选项C错误；‎ D. I＝，与结论不相符，选项D错误。‎ ‎7．BD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A.题图所示位置，线圈中通过的磁通量最大，但感应电动势为零，A错误；‎ B.线圈所围成的闭合电路中产生的感应电动势最大值为：‎ Em＝ BL2ω 故对应的瞬时值表达式为：‎ e＝ BL2ωsin ωt B正确；‎ C.由：‎ q＝‎ 可得线圈从图示位置转过180°的过程中，流过电阻R的电荷量：‎ q＝‎ C错误；‎ D.电阻R上产生的热量应利用有效值求解，即转动一周的过程中产生的热量：‎ Q＝‎ ‎ D正确．‎ ‎8．AC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ A．线圈绕转轴匀速转动时，在电路中产生按正弦规律变化的交变电流，由最大值表达式可知：‎ 故A正确.‎ BC．电动势的有效值为：‎ 则电流表示数为：‎ R两端电压有效值为：‎ 故B错误，C正确.‎ D．从图示位置开始计时，经，通过负载R的电荷量为：‎ 故D错误.‎ ‎9．ACD ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ 根据图像可知：‎ 所以：‎ ‎，‎ 所以：‎ ‎；‎ A.由上面的分析可知线圈转动的角速度为，故A正确；‎ B. 时刻，磁通量等于零，但的变化率达最大，即感应电动势最大，故B错误；‎ C. 时刻，磁通量减小，而感应电动势却在增大，故C正确；‎ D. 时刻，磁通量最大，感应电动势为零，故D正确。‎ ‎10．BC ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ AB．正方形线框在磁感应强度为B的匀强磁场中绕cd轴以角速度转动，产生的交变电流电动势最大值为，电动势有效值为 S断开时，内电路电流 电压表读数等于cd两点之间电压为 故B项正确，A项错误。‎ CD．S闭合时，电路总电阻为 ab中电流为 电流表读数为 故C项正确，D项错误。‎ ‎11．(1)50V (2)40V,‎2A (3)80W (4)‎‎0.04C ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)感应电动势最大值为：‎ ‎ ‎ 感应电动势有效值为：‎ S断开时，电压表示数为：‎ ‎(2)S合上时，电流表读数即电路电流为：‎ 电压表示数为：‎ ‎(3)S合上时，R上的电功率为：‎ ‎(4) S闭合后，线圈由图示位置转过90°通过R电荷量q为：‎ 答:(1) S断开后，电压表示数50V ‎(2)S闭合后，电压表和电流表示数分别为40V和‎2A ‎(3)S闭合后，电阻R上所消耗的电功率80W.‎ ‎(4)S闭合后，线圈由图示位置转过90°的过程中，通过R的电荷量‎0.04C ‎12．(1)V或62.8V；‎ ‎(2)V或V； ‎ ‎(3)V或39.8V ‎【解析】‎ ‎【详解】‎ ‎(1)交流发电机产生电动势的最大值：‎ 而、，解得：‎ V ‎(2)线圈转动的角速度：‎ rad/s 由于从垂直中性面处开始计时，所以感应电动势瞬时值表达式为：‎ V ‎(3)电动势的有效值：‎ V 由电路图可知，电路中交流电压表的示数即为外电阻R两端的电压，则有：‎ V=39.8V